Nature：利用CRISPR/Cas9鉴定出线粒体疾病背后的遗传秘密

　　2016年09月17日讯 在一项新的研究中，来自澳大利亚莫纳什大学莫纳什生物医学发现研究所等机构的研究人员鉴定出两个新的基因与线粒体疾病的一种主要病因相关联。他们的研究为更好地对线粒体疾病进行遗传诊断铺平道路，而且也可能有助于鉴定出用于治疗的潜在治疗靶标。相关研究结果于2016年9月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Accessory subunits are integral for assembly and function of human mitochondrial complex I”。论文通信作者为来自莫纳什生物医学发现研究所的David Stroud博士和Mike Ryan教授。

　　线粒体疾病是一种让患者缺乏能量、损伤肌肉和诸如大脑和心脏之类的主要器官的疾病。在澳大利亚，每5000名婴儿当中大约就有一人---或者说每周就有1名出生的澳大利亚婴儿---在出生时患有一种严重的线粒体疾病，这种疾病经常能够导致早逝。

　　Ryan教授说，他们不仅鉴定出两个新的基因ATP5SL和DMAC1与线粒体疾病的一种主要病因相关联，而且也发现30种蛋白组分在驱动线粒体运转的呼吸链酶复合体I 中发挥着重要作用。

　　Ryan教授说，“如此多不同的基因促进我们的线粒体发挥功能的事实解释着为何如此多的病人仍然未被确诊---它是一种复杂的疾病。”

　　线粒体是我们的细胞的能量工厂，从我们吃的食物中获得糖和蛋白，并将它们转化为我们的身体能够使用的能量。这一过程给我们提供我们的身体正常运转所需的90%以上的能量。

　　在患有线粒体疾病的病人当中，线粒体不能够产生这种能量，这能够导致器官功能衰竭，而且潜在地导致死亡。

　　为了揭示线粒体疾病的一种主要病因背后的遗传秘密，研究人员研究了呼吸链酶复合体I，即协助驱动线粒体的引擎之一。Ryan教授说，相比于细菌呼吸链酶复合体I，人呼吸链酶复合体I是由30多种蛋白组分组成的。

　　Ryan教授说，“这总是一个秘密，这是因为细菌呼吸链酶复合体I和人呼吸链酶复合体I具有相同的总体功能。”

　　“我们的研究表明几乎所有附加的蛋白组分对人健康是至关重要的。”

　　利用一种前沿的被称作CRISPR/Cas9的基因编辑技术，研究人员对一系列细胞进行修饰而让它们具有一种不同的遗传组分---每个细胞类型缺乏一个独特的与仅在人类中发现的呼吸链酶复合体I蛋白相关联的基因。他们开发的这种方法可能能够在全世界的实验室中被用来研究更多的导致线粒体疾病的基因。

　　Ryan教授说，人类拥有的额外的蛋白组分可能让人呼吸链酶复合体I要比在细菌中发现的呼吸链酶复合体I更加稳定。

　　“这可能是必需的，这是因为我们的细胞要比每20分钟发生分裂的细菌存活更长的时间。”

　　研究人员发现的这两个新的基因参与组装呼吸链酶复合体I。Stroud博士说，他们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术证实让他们鉴定出的这两个新的基因中的任何一个发生突变都会破坏呼吸链酶复合体I和线粒体功能。

　　Stroud博士说，“如今在全世界，这两个新的基因能够被加入到遗传筛查清单中，这将导致更早地诊断出更多的患有这种疾病的人。”